人体参数测量(精)
人体生理参数测量的物理原理与应用实验报告
人体生理参数测量的物理原理与应用实验报告本文主要介绍人体生理参数测量的物理原理与应用实验报告，通过实验测量人体生理参数，研究其测量原理并探讨实验应用。
本实验主要测量人体体温、血压和心率等参数，通过实验得出测量结果，通过数据处理对人体生理参数进行分析，在现实应用中起到重要的作用。
一、实验原理1.体温测量原理人体体温是衡量人体机能状态的重要参数之一。
体温测量的原理是基于热力学原理，即热平衡。
人体组织的热量分布是非常均匀的，没有明显的温度梯度。
通过测量人体表面的热量辐射，可以间接地测量到人体的温度。
人体的热量辐射主要是通过红外线的方式进行的。
绝大部分红外辐射都可以被视为黑体辐射，其辐射率与温度成正比，可以用菲涅尔定律反推出物体的表面温度。
体温测量设备可以通过检测人体表面的红外辐射，计算出人体的表面温度。
2.血压测量原理血压测量是用来测量动脉血压的一种方法。
血压是由心脏经动脉、毛细血管到达静脉时产生的压力。
血压测量中用到的典型方法是利用袖带和袖带泵来产生压力，袖带包裹在上臂上面，测量袖带中的压力，从而测量血压。
袖带的压力作用于上臂动脉，使得血液的流量被阻止，手腕处的收缩带压又能防止血液从动脉流入静脉。
接下来，医生可以在听到血流声的逐渐放松收缩带，同时监测袖带压力变化，当血压达到收缩压时，可以听到清晰有力的血流声。
继续放松收缩带，当收缩带完全松开时，再次监听血流声，当血压降至舒张压时，血流声就会突然变得非常平稳。
3.心率测量原理电心图显示了心脏收缩过程中产生的电信号，这些信号传递到心肌上，使得心肌收缩。
采用心电图技术可以测量心率，速度根据心跳时间间隔来计算。
电心图的原理是利用金属电极观察心脏电信号。
心脏电信号是由心房和心室细胞之间的离子交换引起的，能够产生微弱的电场。
通过将电极放置在身体表面上，便可以检测到心电信号。
信号的放大和过滤后，就可以用计算机或者其他电子设备进行处理。
二、实验设计1.实验器材反射式体温计、血压计、心率监测仪、医用白色手套、纸笔等。
人体测量及形体参数
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人体测量及形体参数
各地区身高、体重的x、S值
身高: x=1693（1586）；S=56.6(51.8)
东北、华北区： 体重: x=64（55）；S= 8.2(7.7)
西北区： 身高: x=1684(1575); S=53.7(51.9)
体
人体表面积计算
积
B = 0.0235H0.42246 W0.51456 （m2）
和
H——人体身高，cm
表
面
积
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人体测量及形体参数
§3 人体测量参数的应用
一、人体测量数据的应用原则 二、人体尺寸的应用方法 三、应用人体尺寸数据时的注意
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人体测量及形体参数
一、人体测量数据的应用原则
总体 样本
统计函数
适应域
均值
方差 标准差
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人体测量及形体参数
总体
统计学中，把所要研究的全体对象的集合称
为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征
被划分的人群。
样本 统计学中，把从总体取出的许多个体的全部 称为“样本”。
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人体测量及形体参数
均值 表示样本的测量数据集中地趋向某一值。
肘高
2.4
手功能高
2.5
会阴高
2.6
胫骨点高
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人体测量及形体参数
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坐姿人体尺寸3.1坐高3.2坐姿颈椎点高
3.3
坐姿眼高
3.4
坐姿肩高
3.5
坐姿肘高
人机工程人体测量及数据应用
人机工程人体测量及数据应用人机工程是一门研究人体与机器之间关系的学科，旨在通过合理的设计和优化，提高人机交互系统的效率、安全性和舒适度。
而人体测量及数据应用则是人机工程领域中一项重要的技术手段，用于获取人体各项参数数据，并将其应用于产品、设备的设计与改进中。
一、人体测量技术人体测量技术是人机工程中用于获取人体各项参数数据的一种手段，这些参数数据包括但不限于身高、体重、手指长度、手臂长度等。
常用的人体测量方式包括三维扫描测量、生物电阻抗测量、运动传感器测量等。
（一）三维扫描测量三维扫描测量通过激光或光学传感器等设备对人体进行扫描，得到具有空间信息的人体模型。
这种方式可以高精度地获取人体各个部位的尺寸数据，为产品设计和人机交互提供重要数据支持。
（二）生物电阻抗测量生物电阻抗测量通过电流通过人体时的电阻变化来间接测量人体各项参数。
这种技术常用于体脂率、心率、肌肉状况等方面的测量，可以对人体健康状况进行科学评估。
（三）运动传感器测量运动传感器可以通过感知人体的运动轨迹和姿势来实现人体测量。
例如，加速度传感器可以测量人体的运动速度和加速度，陀螺仪可以测量人体的角度和旋转等参数。
这些数据对于人机交互、运动监测等方面具有重要意义。
二、数据应用与案例分析人体测量数据的应用旨在提供个性化和智能化的人机交互服务，具体包括产品设计、健康管理、虚拟现实等领域。
（一）产品设计人体测量数据可以为产品设计提供参考和依据，确保产品尺寸、结构和布局的合理性。
例如，在设计座椅时，可以根据人体测量数据调整座椅的高度、宽度和曲度，使其符合不同人群的体型特征，提供更为舒适的使用体验。
（二）健康管理人体测量数据可以应用于健康管理领域，为个体提供数据驱动的健康评估和指导。
通过定期收集人体测量数据并与标准参考值对比，可以发现健康问题并及时采取相应的干预措施。
例如，通过监测身体数据的变化，可以提醒个体是否需要适当调整饮食、运动或休息等方面的习惯。
人体尺寸测量【通用人机工程学】
人体尺寸测量一、人体尺寸测量的基础国标GB/T 5703-1999 规定了人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语，该标准规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列要求的前提下，测量数据才是有效的。
1．被测者姿势1）立姿数据才是有效的。
指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直膝部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45o夹角，体重均匀分布于两足。
2）坐姿指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。
2．测量基准面人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）来决定的。
人体测量中设定的轴线和基准面如图2-1所示。
图2-1人体测量基准面1）矢状面通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。
2）正中矢状面在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。
正中矢状面将人体分为左右对称的两部分。
3）冠状面通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。
冠状面将人体分成前后两部分。
4）水平面与矢状面和冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。
水平面将人体分成上下两部分。
5）眼耳平面通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面。
3．测量方向1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。
2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。
3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。
4）在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。
5）在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。
4．支承面和衣着立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应该是水平、稳固、不可压缩的。
要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣（如只穿内裤和背心）测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起背心，女性应松开胸罩进行测量。
人体尺度参数
somatological scale cognize
4.人体尺寸的差异
〈四〉 3岁～10岁这一年龄阶段男女的差别极小同一数值对两性均适用，
两性身体尺寸的明显差别从10岁开始。妇女与身高相同的男子相比， 身体比例是不同的。
均身高均高于热带地区，平原地区的平均身高高于山区。再有职业差 异(见图），篮球运动员与普通人；社会的发达程度也是一种重要的差 别，发达程度高，营养好，平均身高就高。
somatological scale cognize
somatological scale cognize
维特鲁威人(Vitruvian Man) 维 特鲁威是公元1世纪初一位罗马工程 师的姓氏，他的全名叫马可·维特鲁 威(Marcus Vitruvius Pollio)。当 时他写过一部建筑学巨著叫《建筑 十章》，其内容包括罗马的城市规 划、工程技术和建筑艺术等各个方 面。由于当时在建筑上没有统一的 丈量标准，维特鲁威在此书中谈到 了把人体的自然比例应用到建筑的 丈量上，并总结出了人体结构的比 例规律。此书的重要性在文艺复兴 时期被重新发现，并由此点燃了古 典艺术的光辉火焰。
somatological scale cognize
6.人体尺度的运用
在具体的设计中有这样一个原则："够的着的距离，容的下的空间"
在不涉及安全问题的情况下，使用百分位的建议如下： 1、由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道、床等，其尺寸 应以95百分位的数值为依据，能满足大个的需要，小个子自然没问题。 2、由人体某一部分决定的物体、诸如臂长、腿长决定的座平面高度 和手所能触及的范围等，其尺寸应以第5百分位为依据，小个子够的着， 大个子自然没问题。 3、特殊情况下，如果以第5百分位或第95百分位为限值会造成界限 以外的人员使用时不仅不舒适，而且有损健康和造成危险时，尺寸界限应 扩大至第1百分位和第99百分位，如紧急出口的直径应以99百分位为准， 栏杆间距应以第1百分位为准。 4、目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围时，应以第50百分位 为依据，这适用于门铃、插座和电灯开关。
第11章 人体测量
学习内容：
基本术语 人体测量尺寸分类 测量方法 选用相关数据时应注意问题 主要统计指标 人体测量数据的应用 人体各部分结构参数计算 身高尺寸在设计中的应用
一、人体测量的基本术语
GB/T5703-1999《用于技术设计的人体测量基础项目》
（一）测量基准面 1、矢状面 正中矢状面 2、冠状面 3、水平面 4、眼耳平面：通过左、
f f1 f 2
min
上下铺最小设计尺寸为： x
xa f
7、根据具体情况，确定心理修正量(Δp)
为了克服人们心理上产生的空间压抑感、高度恐惧 感等心理感受，或者为了满足人们求美、求奇等心 理需求，在人体基本功能尺寸的基础上加入合适的 心理修正量。 通常通过被试着主观评价表的评分结果进行统计分 析获取心理修正量。 最佳上下铺净空高度值为：
分组 百分 位数 测量项目
单位：mm
女（18-60岁）
男（18-60岁） 1 836 599 729 5 858 615 749 10 870 624 761 50 908 657 798 90 947 691 836 95 958 701 847 99 979 719 868 1 789 563 678 5 809 579 695
3.巳知某地区人的足长均值＝264.0mm，标准差SD＝ 45.6mm，求适用该地区90%的人们穿的鞋子长度值。 4.为什么说人体测量参数是一切设计的基础? 5.如何选择百分位和适用度? 6.为什么要进行功能修正量和心理修正量的确定?怎样确定?
图11-2 男性身 体处于 不同位 置时的 限制尺 寸
6、根据具体情况，确定合理的功能修正量 项目 尺寸修正量mm 修正原因 （ Δf）
人体尺寸[1-3人体尺寸与常用人体尺寸数据]
![人体尺寸[1-3人体尺寸与常用人体尺寸数据]](https://img.taocdn.com/s3/m/6f874adc561252d381eb6e20.png)
HUMAN FACTORS IN DESIGN
“限撕包装卡纸”
HUMAN FACTORS IN DESIGN
人体测量按照测量对象不同 可分为两类：
对个别人进行的测量
如对宇航员做专门测量和设计
对群体进行的测量
如对某地区所有男性青年的人体测量
HUMAN FACTORS IN DESIGN
由于现代工业产品或公共设 施，多数不是为了满足个人 需要，而是为适合所有公众， 或某些特定人群的需要而设 计的。
日本著名玩具厂商 BANDAI，于2007年9月 推出的“PutiPuti” —— 再现挤破塑料气泡瞬间 感觉玩具匙扣
材质为硅橡胶。
HUMAN FACTORS IN DESIGN
“无限挤毛豆”
在“无限挤泡泡”后， BANDAI 又推出了相近 的产品“无限挤毛豆”、 “无限撕包装卡纸”，其 特色都是用新材料、新科 技去模拟“无聊”的场景。
(2) 测量基准面的标准化
正中矢状面 冠状面 水平面 (眼耳平面/法兰克福面)
HUMAN FACTORS IN DESIGN
(3) 测量方向的标准化
(1) 在人体上、下方向上，将 上方称为头侧端，将下方称为 足侧端
(2) 在人体左、右方向上，将 靠近正中矢状面的方向称为内 侧，将远离正中矢状面的方向 称为外侧
构造尺寸的测量工具
人体测高仪
HUMAN FACTORS IN DESIGN
直角规
主要用来测量两点间的直线距离。 特别适宜测量距离较短的不规则 部位的宽度或直径，如：耳、脸、 手、足。
HUMAN FACTORS IN DESIGN
用于不能直接以直尺测量的两点 间距离的测量，如肩宽、胸厚的 测量。
人体成分检测仪参数
人体成分检测仪产品特征
测试速度快，高准确率
2个测试频率：50,250HZ
8点接触式电极，6通道全身测试
给出全身主要成分，可满足各行业基本要求
带有内障脂肪等级、体型判定功能
内置热敏打印机，并支持彩色报告打印
8.4寸彩色触摸屏，界面美观大方
自动体重测量，联机或直接打印
独有的内赃脂肪等级判断功能，有效区分肥胖的类型
智能化的联机软件支持
我们人体成分分析仪配套的人体成分数据管理软件将PC的强大处理能力与体成分仪的测量功能相结合，可以实现PC操控、数据备份与导入导出、数据查询、历史对比、数据统计等功能，支持底版打印/套打及批量打印，极大方便了对体成分数据的使用和研究。
人体成分检测仪产品参数
型号：康奈尔人体成分检测仪eF-265B
测量方法多频率生物电阻抗（MFBIA)测量法。
测量频率50,250KHz
电极/电流通道8点接触式电极，6通道。
电阻范围100~1000Ω
恒定电流500μA
电源AC100-240V,50/60Hz
额定功率65VA
显示屏幕8'(800*600)彩色TFT显示屏
传输接口RS232C(9针)串口,USBtypeA/typeB,RJ45(10/100Base-T)以太网口
打印机内置热敏打印机或指定型号打印机
外形尺寸674(L)×410(W)×968(H)mm
整机重量10kg
测量时间<10秒。
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人体生理参数测量的物理原理与应用
实验注意事项
1、先预习20分钟，教材P228页 2、实验仪器不要随便挪动，保持安静 3、实验结束，保持桌面整洁，仪器摆 放整齐。 水银血压计保持原状，不要合上盖子。
实验目的
了解人体生理测量的医学基础和意义
掌握人体生理参数测量的物理原理
实验思考题
1.
2.
3.
给你一个脂肪测量仪，如何确定 FAT=A*weight+B*height+C*age+D*i mpedence+E公式中A、B、C的值？ 对于电子血压计，可以在充气的过程中 测量血压吗？简述你的技术方案 在非典和甲型H1N1流感中，机场和车站 监测旅客体温的方法？
不同年龄段的基础代谢量
注意：收缩压和舒张压的匹配问题，两者的差别不能 太高或低.以在40-50为最佳,小于30,大于60 都是不好的
人体24H血压的变化
红外测温原理
耳膜温度≈体温 耳膜与大脑的温度中心下丘脑为邻且有共同的血 液循环，因此与前额、口腔、腋下等人体其它部 位的温度相比耳温更接近真实的人体温度；
以红外线测量自鼓膜释出的热能 →获得正确的温度 热能E=f(λ) 又∵ λT =2.9×10-3mK
血压测量原理
血压计
水银血压计
OMRON HL888FA电子血压计
正常血压平均值 mmHg 男性 女性 年龄(岁)收缩压 舒张压 收缩压 舒张压 11～15 100 62 96 60 16～20 104 64 98 61 21～25 106 66 100 63 26～30 108 68 102 64 31～35 110 70 106 66 36～40 112 72 108 68 41～45 114 73 110 69 46～50 116 74 112 70 51～55 118 75 114 71 56～60 120 76 116 72 正常人的血压在90-140/60-90mmHg(收缩压/舒张压）
学会血压、体温和脂肪测量
实验器材
HDF-306人体脂肪测量仪：一台 电子血压计（臂式）：一台 水银血压计：一台 红外耳温枪：一支 体温计：一支
脂肪测量原理
基本概念：生物阻抗法 测定生物阻抗→推算脂肪含量
利用流经双手双脚的高频微弱电流来测量身 体电阻，这种方法称为BI法(Bioelectrical Impedance/生物电阻阻抗法)； 人体组织中容易导电的是水分较多的组织(例 如肌肉和血管等)，脂肪组织几乎不导电；
血压测量原理
血压：血液在血管 中流动时对血管 壁产生的侧压强
基于柯氏音法的 无创血压测量
血压测量原理
基于示波法的电子血压计
利用压力传感器观察随着袖带压的变化，血管从闭合到开 放时，脉搏波幅度的变化来实现血压测量的。
OS 0.55 OM OD 0.82 OM
主要从脉搏波构成的钟形包络识别特征点获取血压值。
脂肪测量仪
OMRON HBF-352脂肪测量仪
OMRON HBF-306脂肪测量仪
（1）身体脂肪率表示身体脂肪在体重中所占的比例。 （2）BMI表示体格指数， BMI值=体重（千克）/身高（米）2。 （3）基础代谢是除运动消耗等后，在安静时消耗的热量。
OMRON HBF-352脂肪测量仪
按脚电极上“红色开关”—显示CAL和 0.0—按手柄“用户”---依次输入年龄设定、性别-设定、身高-设定---手伸直 握手柄电极、光脚站到脚电极上----10 秒出结果
3 ～ 10 岁 ： 36.1°C ~ 37.8°C
Hale Waihona Puke 11～ 65 岁 ： 35.9°C ~ 37.6°C
6 5 岁以上 ： 35.8°C ~ 37.5°C 华氏温度＝摄氏温度×1.8+32
OMRON352脂肪测量仪使用（8电极）： 按脚 电极上“蓝色开关”—显示CAL和0.0—按手柄 “用户”---依次输入年龄-设定、性别-设定、 身高-设定---显示0.0KG--手伸直握手柄电极、 光脚站到脚电极上----10秒出结果。 TANITA（4脚电极)使用： 关机状态，按“客 人”---输入年龄-设定、性别-设定、身高-设定 --显示0.0KG--光脚站到脚电极上----10秒出结 果。(显示 ：体重+脂肪含量+人体水含量) 测温仪按“ON”3秒以上关机，再按住“测量” 按“ON”开机，可在“F ”和 “C”之间转化
☆脂肪测量器正是利用身体的这个特性来 推算脂肪和非脂肪组织的比例
脂肪测量原理
宏观：人体脂肪模型
Z
L
脂肪 Z2 A 人体脂肪模型 L 非脂肪 Z1
A V L2 A Z L V
1 Z 1/ Z1 1/ Z2
Z2很大 Z Z1
V非
H 2
Z1
H 2
Z
脂肪测量原理
以下为一般正常体温的参考数值： 耳温： 35.7℃ ～ 37.5℃ 肛温： 35.7℃ ～ 37.5℃ 口温： 35.5℃ ～ 37.5℃
腋温： 34.7℃ ～ 37.3℃ 但因人体的体温随着年龄及所 处的环境的不同，会有所差异，因此以上数值并非绝对 的数值，只是参考的数值而已。 0～2岁： 36.4°C ~ 38.0°C
FAT=A*weight+B*height+C*age+D*impedence+E
男性 Fat = 0.7650 *weight - 0.4564 *height + 0.0486 *impedance + 17.8 女性 Fat = 0.7355 *weight - 0.3266 *height + 0.0213 *impedance + 15.45